JP3063136B2 - ランプ点灯装置およびこれを用いた露光装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、ランプを直流電圧をスイッチングした矩形
波状電圧で点灯するランプ点灯装置およびこれを用いた
露光装置に関する。

（従来の技術） 従来、複写機、ファクシミリ等OA機器における露光装
置にはハロゲンランプ等が用いられる。このようなラン
プを点灯するためのランプ点灯回路としては、たとえば
第９図に示すものが提案されている。このものは、交流
電流１の出力を整流してなる直流電源２の出力電圧を、
トランジスタ３等のスイッチング素子を含むスイッチン
グ装置４によってスイッチングして矩形波状の高周波電
圧を発生させる。この高周波電圧は、インダクタ５およ
びコンデンサ６にて平滑されランプ７を点灯するもので
ある。８はフライホイール用のダイオード、９は比較的
高抵抗からなる疑似負荷である。この装置においては、
点灯電圧を平滑化しているため、光出力のリップルが少
ないという利点がある。

しかしながら、第９図のものは、平滑化のためにイン
ダクタ５、コンデンサ６およびフライホイール用のダイ
オード８が必要であるため、装置全体が大形化するとと
もに、高価格化するという問題があった。また、前記イ
ンダクタ５およびフライホイール用のダイオード８等が
電力を消費して発熱するが、これは負荷であるランプ７
に供給されない無駄な電力であり、その分装置の効率が
悪くなるものである。

これに対して、第10図に示すように、第９図における
インダクタ５、コンデンサ６およびフライホイール用ダ
イオード８を削除することが考えられる。この場合、ラ
ンプ７への供給電圧は、矩形波状の電圧となる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、本願発明者らが第10図の点灯回路につ
いて研究した結果、つぎのような問題があることが判明
した。すなわち、ランプ７はフィラメントコイルにより
インダクタンス成分を有するため、第10図のもののよう
に矩形波状の電圧を印加されると、前記矩形波状電圧の
立下がり時に逆起電力によりスパイク状の過電圧を発生
することが判った。ものため、前記過電圧がトランジス
タ３およびランプ７に印加され、トランジスタ３および
ランプ７の寿命を劣化させることがあった。

本発明はこのような従来装置の課題を解決するために
なされたもので、簡単な構成により装置全体の小形化お
よび低価格化が可能で、しかも、過電圧がトランジスタ
等のスイッチング素子およびランプに加わるのを極力防
止して、スイツチング素子の破壊、ランプの単寿命化の
問題を低減できるランプ点灯装置を提供することを目的
とするものである。また、このようなランプ点灯装置を
用いることによって、信頼性が高く、装置全体の小形
化、低価格化を図れる露光装置を提供することを目的と
するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本願の特許請求の範囲第１項に記載の発明（以下、第
１発明という。）は、直流電圧スイッチング装置にてス
イッチングした矩形波状電圧でランプを点灯するととも
に、前記ランプと並列的に、前記ランプがインダクタン
ス成分の逆起電力により発生しようとするパルス状の過
電圧を抑制するバイパス回路を設けたことを特徴とする
ものである。

特許請求の範囲第２項に記載された発明（以下、第２
発明という。）は、前記第１発明に前記ランプのランプ
電圧を検出する変圧器を設けるとともに、この変圧器の
出力に応じて前記スイッチング装置の出力を変化させる
制御装置を設け、前記バイパス回路を前記ランプおよび
変圧器に対して並列的に設けたことを特徴とするもので
ある。

特許請求の範囲第３項に記載された発明（以下、第３
発明という。）は、前記第１発明に前記ランプのランプ
電流を検出する変流器を設けるとともに、この変流器の
出力に応じて前記スイッチング装置の出力を変化させる
制御装置を設け、前記バイパス回路を前記ランプおよび
変流器に対して並列的に設けたことを特徴とするもので
ある。

特許請求の範囲第４項に記載された発明（以下、第４
発明という。）は、前記第１〜３発明におけるバイパス
回路を抵抗およびコンデンサを直列に含むように構成し
たことを特徴とするものである。

特許請求の範囲第５項に記載された発明（以下、第５
発明という。）は、前記第１〜３発明におけるバイパス
回路を整流素子を含むように構成したことを特徴とする
ものである。

特許請求の範囲第６項に記載された発明（以下、第６
発明という。）は、前記第１〜５発明のランプ点灯装置
を露光装置に用いたことを特徴とするものである。

（作用） 第１発明は、矩形波状電圧の立下がり時、ランプ電流
が急俊に遮断するが、ランプフィラメントのインダクタ
ンス成分に蓄積されたエネルギはバイパス回路を介して
放電される。したがって、前記インダクタンス成分によ
るスパイク状の過電圧の発生は抑制され、スイッチング
装置およびランプに前記過電圧が加わるのを防止できる
かあるいは加わる電圧を低減化できる。

第２発明は、変圧器の出力に応じて前記スイッチング
装置の出力を変化させるから、ランプ電圧一定化（光出
力の安定化）あるいは過電圧印加の防止を図ることがで
きるとともに、前記変圧器が発生しようとするパルス状
の過電圧に対しても前記バイパス回路が抑制する。すな
わち、バイパス回路の兼用を図ることによって、装置全
体の小形化および低価格化を達成できる。

第３発明は、変流器の出力に応じてスイッチング装置
の出力を変化させるから、ランプ電流値の一定化（光出
力の安定化）あるいは過電流の防止を図ることができる
とともに、前記変流器が発生しようとするパルス状の過
電圧に対しても前記バイパス介等が抑制する。すなわ
ち、第３発明においてもバイパス回路の兼用を図ること
によって、装置全体の小形化および低価格化を達成でき
る。

第４発明は、前記第１〜３発明のバイパス回路が抵抗
およびコンデンサを直列に含んでなるものであるから、
簡単な構成でスパイク状の過電圧を抑制できる。

第５発明は、バイパス回路が整流素子を含んでなるも
のであるから、構成を一層簡単化できる。

第６発明は、上記のような第１〜５発明のいずれかを
露光装置に用いたので、信頼性が高く、装置全体の小形
化、低価格化を図れる。

（実施例） 以下、第１図および第２図を参照して本発明の一実施
例を説明する。10は直流電源で、本実施例では交流電源
11の出力を整流平滑するものである。なお、直流電源10
としては、非平滑化直流電圧を出力するもの、脈流電圧
の谷部分のみを埋めた電圧を出力するもの等であっても
よい。12は前記直流電源の出力をスイッチングして矩形
波状の電圧を出力するスイッチング装置で、たとえばス
イッチング素子としてのトランジスタ13と、このスイッ
チング素子13をたとえば数KHz〜数十KHzの周波数でオン
・オフするスイッチング制御装置14とから構成されてい
る。前記矩形波状とは、既に述べたように、ランプ等の
インダクタンス成分がパルス状の電圧を誘起する急俊な
立上がりおよび立下がりを有する波形を意味するもの
で、頂部波形は問わないものである。たとえば、前記直
流電源10の出力電圧が商用交流電圧を整流しただけの脈
流電圧の場合、これをスイッチングすると、頂部波形は
正弦波の一部となるが、本発明では、このようなものを
含めて矩形波状と称する。なお、前記スイッチング制御
装置としては、周知の発信装置等を用いることができ
る。また、この場合、前記発信装置のオンデューティを
変化することによって、前記スイッチング装置12の出力
を変化できることも周知である。15はランプたとえばハ
ロゲンランプで、前記スイッチング装置12の出力を供給
されて点灯するものである。本発明では、前記スイッチ
ング装置12の出力を平滑することなく、矩形波状のまま
ランプに供給する。16はバイパス回路である。本実施例
においては、コンデンサ17および抵抗18の直列回路から
なる。19は疑似負荷用の抵抗である。

つぎに、本実施例の作用を説明する。交流電源11が投
入されると、直流電源10がこの交流出力を整流平滑す
る。また、スイッチング装置12がオン・オフして前記整
流平滑化された直流電圧をスイッチングする。そして、
このスイッチングにより生じた矩形波状電圧を供給され
てランプ15は点灯する。ランプ15はそのフィラメント構
造上インダクタンス成分を有するため、前記矩形波状電
圧を印加されると、その急俊な立上がり時および立下が
り時に逆起電力によってスパイク状の過電圧を発生しよ
うとする。しかしながら、本発明においては、バイパス
回路16を有するため、前記インダクタンス成分のエネル
ギを放電してスパイク状電圧の発生を抑制する。第２図
（ａ）は本実施例におけるランプ15両端の電圧波形を示
すものであり、第２図（ｂ）は第10図のもののランプ電
圧波形を示すものである。第２図（ａ）、（ｂ）の比較
からも明らかなように、本発明のものは、パルス状電圧
を格段に抑制できる。したがって、前記過電圧がスイッ
チング素子13に加わってスイッチング素子13を破壊する
ことを防止できる。また、ランプ15に定格以上の電圧を
印加してランプ寿命を損なうことを防止する。

第３図を参照して本発明の他の実施例を説明する。第
１図と同じ部分には、同じ符号を付して説明を省略る。
本実施例におけるバイパス回路20は、整流器からなるも
のである。本実施例においても、バイパス回路20がイン
ダクタンス成分の蓄積エネルギをバイパスするから、ス
パイク状電圧の発生を抑制できる。他の作用は第１図の
ものと同様である。

第４図に本発明の第３の実施例を示す。本実施例にお
いても、第１図または第３図と同じ部分には同じ符号を
付してある。本実施例は、ランプ15のランプ電圧を検出
するための変圧器21、この変圧器21の出力に応じて前記
スイッチング装置12の出力を変化させる制御装置22を設
けるとともに、これら前記ランプ15および変圧器21より
スイッチング装置12側で、かつ、これらランプ15および
変圧器21に対して並列的にバイパス回路20を設けるよう
にしたものである。なお、抵抗23、24は分圧用であり、
25は前記変圧器の出力を整流および実効値電圧に変換す
る実効値変換回路、26は前記実効値変換回路の出力と基
準値とを比較する比較回路である。

本実施例においては、変圧器22にてランプ電圧を検出
し、この検出値に応じてスイッチング装置を制御するこ
とによって、スイッチング装置の出力を変化させるか
ら、ランプ15の印加電圧を一定化して、ランプ15の光出
力の一定化を図ることができる。また、バイパス回路20
が、前記ランプ15および前記変圧器22のインダクタンス
成分の両方に対してエネルギバイパス回路を形成するか
ら、それぞれからのスパイク状電圧発生を抑制できる。

第５図を参照して本発明の第４の実施例を説明する。
本実施例においても、第１図または第３図と同じ部分に
は、同じ符号を付して説明を省略する。本実施例は、ラ
ンプ15と直列に交流器30を設けるとともに、この変流器
30の出力に応じて前記スイッチング装置12の出力を変化
させる制御装置31を設け、前記ランプ15および前記変流
器30の直列回路に対して、バイパス回路20を設けたもの
である。

本実施例において、ランプ15が短絡したような場合
に、過電流が流れると、これを変流器30にて検出し、制
御装置31にてスイッチング装置12の出力を低減するよう
に制御する。そして、これらランプ15および変流器30が
そのインダクタンス成分により、スパイク状電圧を発生
しようとしても、バイパス回路20がエネルギバイパス回
路を形成しているから、スイッチング状電圧の発生を抑
制する。

第６図は本発明の第５の実施例を示すものである。本
実施例において、直流電源35は、雑音防止回路36、整流
器37、平滑コンデンサ38、この平滑コンデンサ38に対す
る突入電流防止用の抵抗39、この抵抗39を短絡可能なス
イッチおよびこのスイッ40の導通を制御するタイミング
回路41を有してなるものである。また、本実施例のスイ
ッチング装置50は、スイッチング素子51として電界効果
形トランジスタを用いたものである。前記タイミング回
路41は、この電界効果形トランジスタの両端電圧に応じ
て、前記スイッチ40にオン信号を与えるものである。た
とえば、電界効果形トランジスタの両端電圧にて充電さ
れる時定数回路を有し、この時定数回路の電圧値が所定
値に達したときにオン信号を出力するものである。この
ようなものは、当該技術分野に属する者にとっては周知
である。さらに、本実施例は第４図に示したような電圧
検出装置55および第５図に示したような電流検出装置56
を有し、これら両検出装置の出力を制御装置57に入力し
ている。そして、制御装置57は、電圧検出信号に応じて
スイッチング装置50をその出力が一定化されるように制
御し、電流検出信号に応じて過電流時の電流を抑制する
ように制御するものである。このような制御は、前述し
たように、たとえばスイッチング素子のオンデューティ
を制御することによって行える。本実施例の作用は容易
に理解できるので、説明を省略するが、本実施例におけ
るランプ電圧波形を第７図に示す。これに対して、第６
図からバイパス回路20を取除いた場合のランプ電圧波形
は第８図に示すとおりであった。これら第７図および第
８図からも明らかなように、本発明のものは、スパイク
電圧を確実に抑制していることがわかる。

なお、以上のようなランプ点灯装置を用いた露光装置
の実施例を示す図は省略するが、周知のドラムや帯電器
あるいは読取りセンサ等と組合わせることによって実施
できるものである。そして、このようなことは、当該技
術分野に属する者であれば、容易になし得るものであ
る。

［発明の効果］ 以上詳述したように第１発明は、ランプを直流電圧を
スイッチングした矩形波状電圧出点灯するもので、前記
ランプと並列的にバイパス回路を設けたから、前記ラン
プのインダクタンス成分による逆起電力にてパルス状電
圧を発生しようとするのを効果的に抑制できる。このた
め、スイッチング素子が破壊したり、ランプが短寿命に
なったりすることを防止できる。

第２発明は、変圧器を設けてランプ電圧を検出し、こ
の検出信号に応じてスイッチング装置の出力を変化させ
るようにしたから、ランプ電圧の一定化あるいは過電圧
保護を行える。そして、前記変圧器およびランプに対し
てバイパス回路を共通にしたから、小形化および低価格
化を実現しながら第１発明と同様な効果を奏する。

第３発明は、変流器を設けてランプ電流を検出し、こ
の検出信号に応じてスイッチング装置の出力を変化させ
るようにしたから、ランプ電流の一定化あるいは過電流
保護を行える。そして、前記変流器およびランプに対し
てバイパス回路を共通にしたから、小形化および低価格
化を実現しながら第１発明と同様な効果を奏する。

第４、５発明は、バイパス回路をコンデンサおよび抵
抗を直列に含んで、あるいは整流素子を含んで構成した
から、簡単で安価に提供できる。

第６発明は、第１〜６発明のいずれかのランプ点灯装
置を用いて露光装置を構成したから、これら第１〜６発
明が有する効果を備えた露光装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す回路図、第２図は本発
明と従来技術とを比較して示すための概略電圧波形図、
第３図〜第６図はそれぞれ本発明の異なる実施例を示す
回路図、第７図は第６図に示した実施例のランプ電圧波
形図、第８図は第６図からバイパス回路を取除いた場合
のランプ電圧波形図、第９図および第10図はそれぞれ従
来技術を示す回路図である。 10、35……直流電源、 12、50……スイッチング装置、 15……ランプ、 16、20……バイパス回路、 21……変圧器、 22、31、57……制御装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−175032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−77666（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−182694（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−251585（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−95167（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−198094（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−10699（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−109296（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−151198（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−61992（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−173738（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−285296（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−141596（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H05B 37/00 - 39/10 H05B 41/26 - 41/298 G03G 15/04 G03G 15/043 H02M 3/155

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直流電源と； この直流電源からの出力電圧をスイッチングして矩形波
   状の直流電圧を出力するスイッチング装置と； このスイッチング装置の矩形波状出力にて点灯されるフ
   ィラメントを有するランプと； 前記スイッチング装置の出力側に前記ランプと並列的に
   設けられ、前記ランプが逆起電力にて発生するパルス状
   の電圧を抑制するバイパス回路と； を具備したことを特徴とするランプ点灯装置。
2. 【請求項２】直流電源と； この直流電源からの出力電圧をスイッチングして矩形波
   状の直流電圧を出力するスイッチング装置と； このスイッチング装置の矩形波状出力にて点灯されるフ
   ィラメントを有するランプと； このランブに並列的に設けられた変圧器と； この変圧器の出力に応じて前記スイッチング装置からの
   出力を変化させる制御装置と： 前記スイッチング装置の出力側に前記ランプおよび前記
   変圧器と並列的に設けられ、前記ランプおよび前記変圧
   器が逆起電力にて発生するパルス状の電圧を抑制するバ
   イパス回路と； を具備したことを特徴とするランプ点灯装置。
3. 【請求項３】直流電源と； この直流電源からの出力電圧をスイッチングして矩形波
   状の直流電圧を出力するスイッチング装置と； このスイッチング装置の矩形波状出力にて点灯されるフ
   ィラメントを有するランプと； このランプの直列的に設けられた変流器と； この変流器の出力に応じて前記スイッチング装置からの
   出力を変化させる制御装置と； 前記スイッチング装置の出力側に前記ランプおよび前記
   変流器と並列的に設けられ、前記ランプおよび前記変流
   器が逆起電力にて発生するパルス状の電圧を抑制するバ
   イパス回路と； を具備したことを特徴とするランプ点灯装置。
4. 【請求項４】前記バイパス回路が抵抗およびコンデンサ
   を直列に含んでなるものであることを特徴とする特許請
   求の範囲（１）〜（３）のいずれか一に記載のランプ点
   灯装置。
5. 【請求項５】前記バイパス回路が整流素子を含んでなる
   ものであることを特徴とする特許請求の範囲（１）〜
   （３）のいずれか一に記載のランプ点灯装置。
6. 【請求項６】特許請求の範囲（１）〜（５）のいずれか
   一に記載のランプ点灯装置を具備したことを特徴とする
   露光装置。